Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Olweg]

Можно вспомнить Kepler-11f, которая всего в два раза массивней. Сенсационность тут больше из-за "землеподобности" по массе. Но само существование такого рода планет уже не вызывает удивления.

[vsf]

На сайте проекта появились новости о том, что в марте 2014 года начнутся первые 80-дневные тестовые наблюдения. Идет отбор 5-10 тысяч целей для этого проекта.

http://kepler.nasa.gov/news/nasakeplernews/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=316

Кроме того уже говорят, что в декабре прошли тесты из наблюдений в течение несколько суток. Для звезды 12 величины получена точность 87 ppm на промежутке 6 часов. Это лишь в 4 раза хуже, чем было до этого.

http://keplerscience.arc.nasa.gov/K2/Performance.shtml

Также оказывается отобрано уже 9 площадок в эклиптике для наблюдений в 2014-2016 годах.

http://keplerscience.arc.nasa.gov/K2/MissionConcept.shtml

В общем реализация проекта Кеплер-2 идет полным ходом после первых тестовых снимков в октябре.

[Dayan]

Посмотрим дальше как отнесутся другие ученые. Возможны ли такие планеты в природе. Уж очень сенсационно звучит открытие.

Согласен с Olweg, за почти двадцатилетнюю историю открытия и изучения экзопланет удивляться уже ничему не приходится. Вы как-то приводили пример с открытием горячих юпитеров - тоже в середине 90-х годов прошлого века говорили, что такого не может быть, и первое же, что нашли - непонятно что.
Просто мир планет не менее разнообразен, чем, например, мир звёзд.

Сами авторы предлагают еще наблюдать спектр планеты в транзите. Из-за глубокой атмосферы он должен получиться очень контрастным (10% от глубины транзита - 60 ppm).

Если только там нет высотной дымки как на GJ1214b (но, вероятно, при другом температурном режиме, имеющей отличный состав).

[Erandir]

А для KOI-314.03 масса не дана.

Этот момент в статье смотрится несколько странно. На иллюстрации мы видим приложенную к замерам гармонику, при этом не приведены её параметры, а в тексте читаем, что значимые TTV не обнаружены! Спрашивается, откуда синусоиду взяли? Конечно, авторы могли увидеть, что при таких погрешностях достоверность, скажем, не впечатляет, но эти вещи тоже выражаются в цифрах. Также жалко, что в статье отсутствуют таблицы с TT для кандидатов этой системы, приходится ориентироваться «на глаз». Благо, у Мазеха всё указано как надо и если наложить данные этих авторов друг на друга, получится следующая картина:

Серым отмечены данные из Kipping et al., 2014, фиолетовым – Mazeh et al., 2013.
Мы видим, что за 12 кварталов у Мазеха получилось определить TT для значительно большего числа транзитов – 56 против 25 у Киппинга с соавторами. В целом погрешности в первой работе меньше, хотя порой значения  отличаются больше чем на 1σ от данных Киппинга. Кроме того, они в большей части неплохо ложатся на посчитанную гармонику, на глаз конечно, хотя, похоже, её следует чуть-чуть подправить
Складывается впечатление, что систему можно ещё «дожать», тем более что лежит не обсчитанный 16й квартал, на который приходится 7 снятых транзитов KOI-314.03 из 9  произошедших, раз уж разбираем этот кандидат. К сожалению, на глаз нельзя сказать, получится ли определить для неё предел массы, ограничивающий свойства или нет. Но даже подтверждение этого кандидата поставит дополнительные вопросы, в первую очередь, об эволюции орбит планет этой системы – близость к планете .01 не может быть не ощутимой. С другой стороны, проверить принадлежность можно и без TTV, чисто статистическими методами.
Так или иначе, вряд ли эту систему оставят без внимания – свойства планеты .02 так и просят, что их перепроверили, а заодно и её соседей.

[vsf]

Теперь Kepler-87 c уже не самая "воздушная". После взвешивания оказалось, что планета Kepler-79 d (она же KOI-152 d) имеет массу в 6 земных при радиусе 7.16 земных  .

Рекорд продержался всего 3 месяца.

http://arxiv.org/pdf/1401.2885.pdf

Японский астроном K. Masuda определил массы трех планеты системы Кеплер-51. До этого были известны только верхние пределы. Для планет с периодами 45, 85 и 130 дней и радиусами 7, 9 и 10 радиусов Земли получены массы всего лишь 2.1(+1.5-0,8), 4.0(0.4), 7.6(1.1) масс Земли. Суперземли по массе, но по размеру юпитеры! Плотности всех в районе 0.03-0.05 грамм на см3.

[Searcher16]

Теперь Kepler-87 c уже не самая "воздушная". После взвешивания оказалось, что планета Kepler-79 d (она же KOI-152 d) имеет массу в 6 земных при радиусе 7.16 земных  .

Рекорд продержался всего 3 месяца.

http://arxiv.org/pdf/1401.2885.pdf

Японский астроном K. Masuda определил массы трех планеты системы Кеплер-51. До этого были известны только верхние пределы. Для планет с периодами 45, 85 и 130 дней и радиусами 7, 9 и 10 радиусов Земли получены массы всего лишь 2.1(+1.5-0,8), 4.0(0.4), 7.6(1.1) масс Земли. Суперземли по массе, но по размеру юпитеры! Плотности всех в районе 0.03-0.05 грамм на см3.

Считаю, что в космосе есть много чудес, но это либо сбой TTV-метода, либо (что куда менее вероятно) - очень большой косяк в определении параметров звезды. Что его вызвало - судить не могу.
Там в статье есть ещё один абсурдный результат - разница в наклонении c и d аж 25 градусов, которая представляется маловероятной даже автору статьи:

We also identify a curious feature in the archived Kepler light curve during the double transit of Kepler-51b and KOI-620.02, which could be explained by their overlapping on the stellar disk (a planet-planet eclipse). If this is really the case, the sky-plane inclination of KOI-620.02’s orbit relative to that of Kepler-51b is given by ∆Ω = −25.3 deg, implying significant misalignment of their orbital planes. This interpretation,  however, seems unlikely because such a event that is consistent with all of the observations is found to be exceedingly rare.

К счастью, система входит в список Северного Харпса. Поэтому ее сейчас должны проверять методом лучевых скоростей. Интересно, что он в итоге даст?

[Olweg]

Звезда должна быть молодой - есть оценки в 300 миллионов и полмиллиарда лет. Планеты ещё не совсем остыли после образования. Но всё равно доля водорода с гелием должна быть от 10 до 40 процентов по массе, даже если принять меньшую оценку возраста. Это очень много.
25-градусный наклон - это оценка из возможного планет-планетного транзита. Но скорее был транзит пятна.

[Dayan]

Kepler-87 c Kepler-79 d

Рекорд продержался всего 3 месяца.

Японский астроном K. Masuda определил массы трех планеты системы Кеплер-51.

Т.е., уже во многих системах найдены маломассивные планеты с низкими плотностями (Kepler-11, Kepler-87, Kepler-79, KOI-314, Kepler-51, ...), причём эти оценки получены совершенно разными коллективами из разных стран. Определённо, мы имеем дело с новым явлением, которое невозможно было обнаружить при преждних RV-оценках.

Считаю, что в космосе есть много чудес

В природе не бывает чудес, как кто-то сказал. А бывает, что люди не понимают чего-то.

[Erandir]

К счастью, система входит в список Северного Харпса. Поэтому ее сейчас должны проверять методом лучевых скоростей. Интересно, что он в итоге даст?

Дело тянет горячим водородом? С одной стороны, теории показывают возможность аккумуляции достаточно большого количества водорода и гелия на ранних этапах с последующей потерей, с другой, каждое открытие надо перепроверять, а необычное – проверять дважды.
Конечно, проверка методом лучевых скоростей тут была бы очень кстати, единственное, что портит картину – звезда тусклая, зв. вел. Кеплера=14,7. Значит, что Северный HARPS сможет получить точность порядка 10 м/с. Это пересчитывается в пределы массы 57, 71 и 81 земных для планет b, c и .02, соответственно. Учитывая, что периоды и фазы известны, RV-предел можно получить лучше в 2-3 раза, чем погрешность единичного замера. Пропорционально лучше будут и пределы масс. Ниже на диаграмме масса-радиус отображены планеты обсуждаемой системы, а также пределы масс для различных значений полуамплитуды лучевой скорости:

К слову, обращает на себя внимание огромная погрешность определения радиуса планеты c. Это связано с тем, что у неё транзит скользящий, прицельный параметр 1,017^+0,034_−0,023.
В принципе, систему можно неплохо прочесать при должном числе замеров. Единственное что, даже без экзотики (по нынешним меркам) остаётся область, куда можно не дотянуться – влево от Kepler-18d и Kepler-30d.

[Dayan]

Конечно, проверка методом лучевых скоростей тут была бы очень кстати, единственное, что портит картину – звезда тусклая, зв. вел. Кеплера=14,7. Значит, что Северный HARPS сможет получить точность порядка 10 м/с. Это пересчитывается в пределы массы 57, 71 и 81 земных для планет b, c и .02, соответственно. Учитывая, что периоды и фазы известны, RV-предел можно получить лучше в 2-3 раза, чем погрешность единичного замера.

При таких массах планет, как указанные Вами пределы, картина TTV отличалась бы от наблюдаемой чрезмерным образом, даже если в TTV-метод, плюс в параметры родительской звезды, закралась бы грубейшая ошибка. Но невероятно, что имеется настолько большая ошибка (даже комплекс ошибок), а следовательно RV-методом до ввода какого-нибудь спектрографа с сантиметровой точностью данную систему не проверить!

[Erandir]

Но, невероятно, что имеется настолько большая ошибка (даже комплекс ошибок),

Не знаю, а гадать не хочу. TTV на коленке не считается, а перепроверяться надо всегда. По всем пунктам - независимый пересчёт TTV, уточнение параметров звезды, параметров транзитных кривых, в т.ч. тест на кольца для успокоения души , и наконец, RV-мониторинг.

[Dayan]

Не знаю, а гадать не хочу. TTV на коленке не считается, а перепроверяться надо всегда. По всем пунктам - независимый пересчёт TTV, уточнение параметров звезды, параметров транзитных кривых, в т.ч. тест на кольца для успокоения души , и наконец, RV-мониторинг.

Вы не поняли! Я не говорю о том, что проверять не нужно. Всего лишь говорю, что слишком грубая ошибка в TTV кажется невероятной. Планеты b и c близки к резонансу 2:1, а для таких планет по амплитудам TTV всё считается относительно благополучно.
По поводу колец - может быть в такой молодой системе и правда возможны плотные кольца вокруг планет в такой близости от звезды.

[Erandir]

Планеты b и c близки к резонансу 2:1, а для таких планет по амплитудам TTV всё считается относительно благополучно.

Так тем интереснее Хотя на резонансных парах тоже бывало массы у разных авторов гуляли. Посмотрим, как тут будет. Хотя на глаз, TTV смотрится вменяемо.

[Erandir]

По поводу колец - может быть в такой молодой системе и правда возможны плотные кольца вокруг планет в такой близости от звезды.

И кольца там могут быть и просто раздутые атмосферы - у автора оценка массы водорода и гелия выглядит вполне вменяемой. Будь звезда возрастом с Солнце вопросов было бы больше. Если такие планеты пройдут проверку, то это будет означать, что мы правильно понимаем один из сценариев планетной эволюции.

[Erandir]

Возникла мысль, где может крыться недочёт по TTV планет Kepler-51 – в неполных TTV-периодах планет с (.03) и .02. Не зря Авиф Офир настаивал на продолжении мониторинга поля Кеплера (была бы ещё возможность). В качестве иллюстрации можно вспомнить, как пересматривались массы в системе Kepler-30 как по мере пересчётов имеющихся данных, так и при получении новых.

Планеты Kepler-30 на фоне прочих транзитных на прошлый год по данным на январь и апрель (6 кварталов), а также июль 2012 года (10 кварталов). Пунктиром обозначены верхние 3σ-пределы масс.

В результате планета b по июльской оценке оказалась в 3 раза массивнее, чем согласно январской и даже вылетела за первоначальный 3σ-предел массы! Для c ситуация оказалась аналогичной, плюс для неё, как и для планеты d был пересмотрен радиус в меньшую сторону. При том, что радиус внутренней планеты после всех уточнений оказался несколько больше, правда, в пределах первоначальной погрешности. Кстати, когда получили первые массы для двух внешних планет, то вылезла «аномалия радиуса» - в качестве объяснения предположили кольца, но проверка их не обнаружила. Уточнение радиуса и массы аномалию устранило. Важно отметить, что радиус материнской звезды при всех этих пересмотрах остался прежним, дело только в транзитных кривых.
Исходя из вышесказанного, не вижу, почему с Kepler-51 ситуация не может быть аналогичной. Не обязательно, конечно.

Что касается дополнительных проверок, то тут есть ещё два момента – у планет b (.01) и .02 очень глубокие транзиты – 0,6% и 1,1%. Их можно наблюдать с земли и продолжить TTV-мониторинг, раз уж для Кеплера новый удел – эклиптика. Кроме того, на Северном ХАРПСе кроме масс можно попытаться определить величину эффекта Росситера-Маклафлина и проверить, как обстоят дела с (не)компланарностью хотя бы этих двух планет.

[Dayan]

Планеты Kepler-30 на фоне прочих транзитных на прошлый год по данным на январь и апрель (6 кварталов), а также июль 2012 года (10 кварталов).

Для планет Kepler-51 были использованы данные по всем 16 кварталам. Причём звезда Kepler-51 немного более яркая, чем Kepler-30, а периоды планет обеих систем сравнимы.

Исходя из вышесказанного, не вижу, почему с Kepler-51 ситуация не может быть аналогичной. Не обязательно, конечно.

Даже в случае увеличения масс планет Kepler-51 втрое и некоторого уменьшения их радиусов, эти планеты не сделаются "не воздушными", их плотности всё равно останутся очень низкими.

[Searcher16]

Ещё три планеты получили обозначения Kepler:
KOI-115.01 = Kepler-105 b
KOI-282.01 = Kepler-130 c
KOI-1781.01 = Kepler-411 b

P.S. Если я не ошибся, с учетом этого список интересных KOI с подтв. планетой без официального номера сократился до десятка. Это KOI-314, 730, 869, 1612, 1089, 1725, 1727, 1843, 2626A, 3158.
И остались ещё четыре горячих юпитера KOI-127,202,206,680.

[vsf]

Ещё три планеты получили обозначения Kepler:

И еще добавили в Q1-Q16 и общую таблицу почти полсотни новых KOI.

Странно, что там очень сильно различается число кандидатов - в первой около 6 тысяч, во второй больше 7 тысяч. В первой ложных кандидатов около сотни, во второй больше 2 тысяч.

[Dayan]

Ещё три планеты получили обозначения Kepler:

Из сентябрьской статьи Ji Wang и Ji-Wei Xie.

KOI-1781.01 = Kepler-411 b

Только KOI-1781.02.

P.S. Если я не ошибся, с учетом этого список интересных KOI с подтв. планетой без официального номера сократился до десятка. Это KOI-314, 730, 869, 1612, 1089, 1725, 1727, 1843, 2626A, 3158.

Часть из этого списка всё же являются кандидатами.
KOI-1422 и KOI-4036 Вы пропустили (из того, что мне удалось навскидку вспомнить), но они тоже скорее всего ещё остаются в статусе кандидатов.

И остались ещё четыре горячих юпитера KOI-127,202,206,680.

KOI-127 - это Kepler-77 уже давно.

[Erandir]

Для планет Kepler-51 были использованы данные по всем 16 кварталам. Причём звезда Kepler-51 немного более яркая, чем Kepler-30, а периоды планет обеих систем сравнимы.

Да, но её с Kepler-30 за 6 кварталов объединяет то, что для 2 планеты были получены TTV-кривые с 1 максимумом или 1 минимумом. В случае Kepler-30, когда на кривых проявился ещё соответствующий минимум или максимум (в июльской статье), массы планет сильно изменились. Есть вероятность, что тут может получиться аналогично. Вообще для точности и достоверности плохо, когда наблюдая некий периодический процесс, мы видим только один экстремум.

Есть ещё один момент. Масуда в своей работе рассматривал фактически только TTV, TDV-проверка была проведена только для планеты c (.03) и никаких значимых отклонений найдено не было. Тем не менее, если пытаться выжимать по максимуму из данных Кеплера, мне кажется TDV-анализ всей системы был бы уместен, пускай даже что бы получить мягкие ограничения на свойства планет.

Если снова обратиться к данным за 12 кварталов из работы Мазеха с коллегами, то для планет .03 и .02 на глаз действительно закономерных изменений продолжительности транзитов не наблюдается, в отличие от .01 где проступает некая «картинка». Учитывая погрешности, в отличие от TTV тут нельзя однозначно заключить закономерность ли перед нами или игра случайности, но и исключать её из рассмотрения, думаю, было бы не правильным.

Кроме TTV и TDV в названной работе измерялся ещё третий эффект – переменность глубины транзита (TPV). Для планет .01 и .02 в целом наблюдается уменьшение глубины на уровне процентов, а для .03 – рост с дополнительной переменностью на уровне десятков процентов (особенно если не исключать из рассмотрения 1й транзит, получившийся самым мелким, тогда четвёртый глубже первого более чем в 2 раза!). Варианты – издержки статистики, прецессия сплюснутых планет, прецессия планет с кольцами. Для планеты .03 (у которой скользящие транзиты) ещё был бы возможен вариант – переменность наклонения орбиты, но как было сказано выше, продолжительность транзитов закономерных отклонений не показывает. И даже если для TPV причина кроется в случайностях/ошибках измерений, тут есть над чем «поколдовать»
Ниже TDV и TPV для планет системы Kepler-51 в относительный величинах, находимых как , сверху вниз – b (.01), .02 и c (.03):